Çift katmanlı cam reaktör, çift katmanlı cam ile tasarlanmıştır. İç katman karıştırma reaksiyonu için reaksiyon çözücüsü ile doldurulabilirken, ara katmandan döngüsel ısıtma veya soğutma reaksiyonu için farklı soğuk ve sıcak kaynaklar (soğutulmuş sıvı, sıcak su veya sıcak yağ) geçirilebilir.
Ayarlanan sabit sıcaklık koşulları altındaki hava geçirmez cam reaktörde, gereksinimlere göre vakumdan hafif pozitif basınca kadar karıştırma reaksiyonu gerçekleştirilebilir ve reaksiyon çözeltisinin geri akışı ve damıtılması yapılabilir. Bu, modern ince kimya fabrikaları, biyofarmasötikler ve yeni malzeme sentezi için ideal bir üretim ekipmanıdır.
Diğer reaktörlerde olduğu gibi, vakum basıncı da reaksiyon sürecindeki önemli bir kontrol değişkenidir. Farklı reaksiyon süreçleri genellikle farklı vakum (negatif basınç) veya basınç (pozitif basınç) değerleri gerektirir.
Ancak, mevcut cam karıştırmalı tank reaktörlerinin büyük çoğunluğunda, vakum basıncının doğru kontrolünde hala ciddi eksiklikler bulunmaktadır. Bunlar başlıca aşağıdaki yönlerde kendini gösterir:
Otomatik Kontrol Eksikliği: Otomatik kontrol yöntemi bulunmamaktadır ve birçoğu yalnızca vakum pompalarının ekstraksiyonuna ve manuel müdahaleye dayanmaktadır. Bu, yalnızca basit bir vakum ortamı sağlayabilir, ancak kontrol sağlayamaz.
Düşük Hassasiyet: Bazı vakum basınç kontrolörleri de anahtar tipi hava giriş kontrol modunu benimser, bu da vakum basıncının büyük ölçüde dalgalanmasına neden olur ve genellikle çoğu program kontrolüne ulaşamaz.
Tek Kontrol Yöntemi: Kontrol yöntemi tektir ve tüm aralıktaki (1 Pa ~ 0.1 MPa) vakum derecesini kontrol etmek imkansızdır ve yalnızca belirli bir aralıkta kontrol edilebilir. Ek olarak, çoğu cam karıştırmalı tank reaktörü mikro-pozitif basınç besleme ve kontrol yeteneklerine sahip değildir.
Yavaş Tepki Süresi: Birçok reaktör, pompalama hızını kontrol etmek için kelebek valf veya küresel vana kullanır. Daha küçük cam reaktörler için kelebek valflerin ve küresel vanaların tepki hızı çok yavaştır, bu da vakum basıncının doğru kontrolüne ulaşmayı engeller, özellikle sıcaklık değiştiğinde bu fenomen belirgindir.
Sınırlı Kontrol Aralığı: Benzer şekilde, reaktörün vakum derecesini kontrol etmek için ayarlanabilir hızlı bir vakum pompası da kullanılır. Yine de, yavaş tepki hızı sorunu nedeniyle vakum basıncında büyük dalgalanmalar meydana gelir. Ayrıca, yalnızca pompalama hızını ayarlamak, yalnızca bir atmosfer basıncına yakın düşük vakum (yüksek basınç) aralığını kontrol edebilir ve daha yüksek vakum (düşük basınç) aralığını kontrol etmede yetersiz kalır.
Malzeme Gereksinimleri: Birçok reaktör, gaz (veya sıvı) parçaları için sıhhi (veya gıda sınıfı) valfler gerektiren katı gereksinimlere sahiptir, ancak mevcut elektrikli kontrol valflerinin çoğu bu özel gereksinimi karşılayamamaktadır.
Çift katmanlı cam reaktördeki yukarıda belirtilen sorunları çözmek için, bu makale size tam ve olgun bir çözüm sunacaktır: KaoLu’nun Oransal Basınç Regülatörünü ve yüksek hassasiyetli çift kanallı bir PID kontrolörünü kullanmak. Bu cihazlar, farklı aralıklardaki vakum göstergeleri, reaktör, vakum pompası ve pozitif basınç hava kaynağı ile birleşerek kapalı döngü bir kontrol döngüsü oluşturur.
Yukarı akış ve aşağı akışın (giriş ve egzoz) eşzamanlı kontrolünün iki yönlü modu aracılığıyla, tam vakum ve mikro pozitif basınç aralığının otomatik programlama kontrolüne ulaşılabilir. Bu, yüksek kontrol doğruluğuna ulaşabilir ve merkezi kontrol için ana bilgisayarla iletişim kurabilir.
Genellikle, bir standart atmosfer basıncını (mutlak basınç 1 Bar veya 750 Torr) referans noktası olarak alırız ve standart atmosfer basıncından daha düşük bir basıncı negatif basınç veya vakum ortamı, standart atmosfer basıncından daha büyük bir basıncı ise pozitif basınç (basınç) ortamı olarak tanımlarız.
Buna göre, karıştırmalı reaktörün hava basıncı çalışma ortamının kontrolü, tipik bir vakum basıncı (pozitif ve negatif basınç veya yüksek ve düşük basınç) kontrol problemidir.
Pozitif ve negatif basınç kontrolünün tipik bir yöntemi, dinamik denge yöntemidir.
Dinamik denge yönteminin temel ilkesi, kontrol edilen basınç kabındaki hava girişi ve çıkışının belirli bir ayar dengesine ulaşmasıdır (Şekil 1‘de gösterildiği gibi). Şekil 1’deki siyah ok çizgisi gaz akış yönünü, kırmızı ok çizgisi ise elektrik sinyalinin iletimini ve yönünü temsil eder.
Burada, yüksek basınçlı hava kaynağı pozitif basınç kaynağı olarak kullanılır ve vakum pompası havayı pompalamak için negatif basınç kaynağı sağlar. Proses regülatörü, sensör sinyalini toplar ve giriş ve çıkış valflerinin açılmasını eşzamanlı olarak ayarlamak için ayar değeriyle karşılaştırır, böylece giriş ve çıkış akışı dengeli bir durumda ayar değerine ulaşabilir.
Vakum basınç kontrolünde dinamik denge yöntemini kullanmanın iki ana avantajı vardır:
Geniş Kontrol Aralığı: Kontrol aralığı geniştir ve vakumdan pozitif basınca sürekli kontrol sağlayabilir.
Yüksek Kontrol Hassasiyeti: Tam aralıkta yüksek kontrol hassasiyetine sahiptir.
Yüksek vakum (düşük basınç) aralığında kontrol yaparken, egzoz valfinin açılması sabittir ve giriş valfinin açılması ayarlanır.
Düşük vakum veya hafif pozitif basınç aralığında kontrol yaparken, giriş valfinin açılması sabittir ve egzoz valfinin açılması ayarlanır.
Vakum basıncı kontrol cihazı esas olarak bir yüksek basınçlı hava kaynağı, KaoLu’nun Vakum Oransal Basınç Regülatörü, bir vakum basınç sensörü, bir PID proses regülatörü ve bir vakum pompasından oluşur.
Yüksek basınçlı gaz kaynağı genellikle mikro-pozitif basınç kontrol süreci için ayarlanan basınçtan daha büyük yüksek basınçlı gaz sağlar. Gaz kaynağı genellikle bir yüksek basınçlı gaz silindiridir ve yüksek basınçlı gaz silindiri, bir basınç düşürücü vana aracılığıyla sabit bir basınçta gaz çıkışı yapar.
Bu sabit basıncın, kontrol edilmesi gereken mikro-pozitif basınçtan biraz daha büyük olması gerekir. Eğer reaktörün sadece vakum (negatif basınç) aralığında kontrol edilmesi gerekiyorsa, yüksek basınçlı gaz kaynağına gerek yoktur ve atmosfer doğrudan kullanılabilir.
KaoLu’nun Vakum Oransal Basınç Regülatörü, elektrikli iğne valfi içeren hızlı tepki veren bir elektronik düzenleme valfidir. KaoLu’nun Vakum Oransal Basınç Regülatörü, küçük akış giriş ayarı için uygundur. Küçük hacimli çift katmanlı cam reaktörler için giriş ve çıkış düzenleme valfleri doğrudan elektronik kontrollü iğne valflerini kullanabilirken, büyük hacimli reaktörler için giriş valfleri için elektronik iğne valfleri seçilir.
KaoLu’nun Vakum Oransal Basınç Regülatörünün tam açılma süresi 0.8 saniyedir. Hızlı tepki süresi, kontrol doğruluğunu sağlamanın önemli faktörlerinden biridir.
Sensör, tüm reaksiyon süreci boyunca vakum basıncı ölçümünün anahtarıdır ve ölçüm doğruluğu, aynı zamanda reaktör sıcaklığı ve vakum basıncının kontrol doğruluğunu ve sürecin etkinliğini de belirler. Genellikle yüksek hassasiyetli kapasitans vakum göstergesi kullanılması önerilir.
Tüm vakum basıncı aralığında, iki spesifikasyonlu kapasitans vakum göstergesi (10 Torr ve 1000 Torr) temel olarak düşük basınçtan (vakum) hafif pozitif basınca (yüksek basınç) kadar tüm aralığı kapsayabilir ve herhangi bir vakum basıncı altında 0.25% ölçüm doğruluğunu garanti edebilir. Ölçüm aralığına karşılık gelen kapasitans vakum göstergesinin sinyal çıkışı genellikle 0 V ~ 10 V DC voltajdır ve çıkış voltajının vakum derecesi ölçüm değeriyle doğrusal bir ilişkisi vardır.
Bazı reaktörler vakum aralığında ölçüm yapmak için bir Pirani göstergesi kullanır, ancak Pirani göstergesinin ölçüm hatası nispeten büyüktür ve buna karşılık gelen çıkış voltajı sinyalinin vakum derecesiyle doğrusal olmayan bir ilişkisi vardır, bu nedenle Pirani göstergesi genellikle ölçüm için kullanılır ve reaktör vakum basıncı kontrolü yüksek kontrol doğruluğu gerektirmez.
Kapasitans vakum göstergesinin pozitif basınç ölçüm yeteneğinin çok sınırlı olduğuna ve Pirani göstergesinin pozitif basıncı ölçemediğine özel dikkat gösterilmelidir. Eğer pozitif basınç kontrolü yapılacaksa, buna karşılık gelen doğruluğa sahip bir pozitif basınç sensörü gereklidir.
Proses regülatörü, vakum basıncı kontrolüne ulaşmanın anahtarıdır ve toplama doğruluğu ve ayar doğruluğu, vakum basıncının nihai kontrol doğruluğunu belirler. Bu çözüm, giriş valfini ve çıkış valfini sırasıyla ayarlamak için iki bağımsız kanalın kullanıldığı ultra yüksek hassasiyetli çift kanallı bir PID proses regülatörünü kullanır.
Her kanal, 24 bit AD, 16 bit DA ve çift hassasiyetli kayan nokta işlemleriyle yapılandırılmıştır, bu da minimum 0.01% çıkış yüzdesine ulaşabilir. Bu, dünyadaki endüstriyel PID regülatörleri için en yüksek konfigürasyon seviyesidir. Aynı zamanda, elektronik düzenleme valfi ile birlikte +/- 1%’den daha iyi bir vakum basıncı kontrol doğruluğuna kolayca ulaşabilir.
Ultra yüksek hassasiyetli çift kanallı PID proses regülatörü güçlü işlevlere sahiptir. PID parametreleri otomatik olarak ayarlanabilir ve farklı reaksiyon süreçlerinin ihtiyaçlarını karşılamak için birden fazla PID parametresi seti saklanabilir. Ayrıca, MODBUS standart iletişim protokolüne sahiptir ve merkezi kontrolün ana bilgisayarı aracılığıyla birden fazla regülatörün kontrolüne ulaşılabilir. Makineyle birlikte sağlanan bilgisayar yazılımı, PID kontrolörünün uzaktan ayarlarını, veri toplamasını, görüntülenmesini ve depolanmasını gerçekleştirebilir, bu da vakum basıncı kontrol sisteminin hata ayıklamasını büyük ölçüde kolaylaştırır.
Özetle, bu makalede önerilen vakum basıncı doğru kontrol çözümü, yalnızca çift katmanlı cam reaktörlerdeki vakum basıncının (pozitif ve negatif basınç) doğru kontrol ihtiyaçlarını karşılamakla kalmaz, aynı zamanda vakum basıncı kontrolünün gerekli olduğu diğer çeşitli reaktörlerde ve döner buharlaştırıcılarda da kullanılabilir.
Bu makalede açıklanan çözüm, ayrık yapıya sahip bir vakum basıncı kontrol sistemidir. Kontrol sistemi, ihtiyaçlara ve spesifik reaktör tasarımına göre entegre edilebilir. Elektronik kontrollü valf ve PID regülatörünün tek bir cihazda birleştirilmesi, genel reaktör düzeni tasarımı ve donatılması için daha uygundur.
Web sitemizi ziyaretiniz sırasında çerezler kullanılmaktadır. Kişisel verilerinizin 6698 sayılı KVKK uyarınca işlenmesine ilişkin detaylı bilgi için Gizlilik Politikası sayfamızı inceleyebilirsiniz.